Порядок виконання роботи

 

Дослідження часових характеристик і параметрів біполярних транзисторів при вмиканні з СЕ і СБ виконується за допомогою схеми, наведеної на передній панелі модуля 4 "Дослідження перехідних процесів в біполярних транзисторах" (рис. 5.2 і 5.3). Необхідно ознайомитися з принциповою електричною схемою модуля і розташуванням на панелі елементів регулювання. Приєднати транзистор, що досліджується, до відповідних клем модуля "Е-Б-К".

1. Дослідити часові параметри ключа на БТ за схемою із загальним емітером. Для цього необхідно:

– перевести перемикач SA 2 в нижнє положення "ЗЕ", а SA 3 – в верхнє положення "І";

– увімкнути стенд і джерело живлення 12 В.

2. Увімкнути осцилограф і його вхід ПІДСИЛЮВАЧ “У-II”підключити до гнізд 9 і 10.

3. Встановити в положення " ~ " (відкритий вхід за постійним струмом) перемикач ВХІД на передній панелі осцилографа.

Потенціометром “ ”, розташованим у верхньому правому кутку модуля 3, встановити напругу на колекторі 10 В (вимір роблять осцилографом). Транзистор повинен знаходитися в режимі відсічки .

4. Увімкнути генератор імпульсних сигналів та його імпульсами синхронізації засинхронізувати розгортку осцилографа. При роботі з генератором Г5-54 встановити наступний режим: натиснути кнопку ЗАПУСК, встановити частоту 100 кГц, часовий зсув – біля 1 мкс, тривалість імпульсів – 3... 5 мкс, позитивну полярність – «_∏_ «.Тестовий сигнал виводиться через вихід 1:1 (при натиснутій кнопці "Х 0,03"). Підключити генератор до гнізд 6 і 8 на платі лабораторного модуля.

5. Визначити мінімальну амплітуду вхідного імпульсу U _{вх .sat} , який забезпечує перемикання ключа в режим насичення. Для цього необхідно:

– плавно обертаючи регулятор амплітуди імпульсів генератора, спостерігати зміну сигналу на виході. У висхідному стані ключ знаходиться в режимі відсічки і U_C = E _K. Вершина вихідного негативного імпульсу із зростанням амплітуди вхідного сигналу наближається до нульового рівня (UC_sat ® 0). Ознакою переходу ключа в режим насичення є сталість амплітуди вихідного сигналу при подальшому збільшенні амплітуди вхідного сигналу. Вершина імпульсу в режимі насичення досягає рівня U_C ≈ 0 (положення розгортки осцилографа при відключенні його входу від гнізда 9).

 

Рис. 5.3. Принципова електрична схема для дослідження

перехідних процесів в БТ із СБ

 

6. Заміряти час затримки вихідного сигналу t_d. Для цього необхідно:

– встановити тривалість розгортки осцилографа 0,1 мкс/см, ручку плавного регулювання тривалості розгортки повернути за годинниковою стрілкою до кінця;

– подати на вхід імпульс з амплітудою U _вх= U _{вх .sat} ;

– при використанні однопроменевого осцилографа його вхід підключити спочатку до гнізда 7 і зафіксувати положення переднього фронту з однією з вертикальних ліній (скористатися ручкою горизонтального зміщення осцилографа "«", або барабаном плавного регулювання часового зміщення синхроімпульсу генератора). Після цього підключити осцилограф до виходу схеми. Початок вихідного імпульсу буде заміщено відносно відміченої вертикальної лінії масштабної сітки. Враховуючи тривалість розгортки і розмір зміщення вихідного імпульсу відносно вхідного по горизонталі, визначають t_d ;

– при використанні двопроменевого осцилографа один вхід підключити до входу схеми 7, а другий вхід – до виходу 9. На екрані водночас спостерігаються два імпульси. Потенціометрами «» сумістити їх по вертикалі. По зміщенню переднього фронту вихідного імпульсу відносно вхідного по горизонталі, з урахуванням тривалості розгортки визначити t_d. Для більш чіткого визначення кордонів переднього фронту вхідного і вихідного імпульсів атенюатори підсилювачів осцилографа необхідно перевести в положення 0,2 В/см і 1 В/см.

7. Виміряти час наростання, розосередження і спадання вихідного імпульсу при його тривалості біля 3...5 мкс. Час розосередження заміряти при тривалості розгортки осцилографа 0,1 – 0,2 мкс/ділення. Імпульс змістити в центр екрана ручкою «. Замалювати осцилограми вихідного сигналу, відзначивши на кресленні рівні і нульового потенціалу.

8. Дослідити підвищення швидкодії ключа за допомогою нелінійного зворотного зв'язку. Для цього необхідно:

– підключити між колектором і базою транзистора діод VD (перемикач SA 1 перевести в положення “2”);

– подати на вхід імпульс амплітудою U _вх=0,5 U _{вх sat} . Замалювати осцилограму і порівняти з осцилограмою, отриманою для даного значення амплітуди вхідного сигналу в п. 7. Порівняти осцилограму вихідного імпульсу при підключенні та відключенні діоду VD (при перемиканні перемикача в положення “2”);

– подати на вхід імпульс амплітудою U _вх =1,5 U _{вх sat} ; визначити час розосередження t_s і замалювати осцилограми вихідного сигналу при двох положеннях перемикача (при підключеному і відключеному діоді);

– оцінити збільшення швидкодії ключа за допомогою нелінійного зворотного зв'язку;

– вимкнути джерело живлення 12 В.

9. Дослідити часові параметри ключа на біполярному транзисторі при вмиканні за схемою із загальною базою. Для цього необхідно:

- перевести перемикач SA 2 у верхнє положення “СБ”, а SA 3 – в положення “1”;

- змінити полярність імпульсу генератора (при дослідженні транзисторів типу n-p-n в коло емітера подається негативний імпульс);

- вивести в ліве крайнє положення потенціометр U_E ;

- увімкнути джерело живлення 12 В;

– виміряти інтервали часу затримки, наростання, розосередження t_s і спадання t_f за методикою, описаною в п. 6-7. Тривалість вхідних імпульсів може бути зменшена до 1 мкс, а амплітуда повинна бути збільшена.

10. Порівняти за швидкодією ключові схеми на біполярних транзисторах із загальним емітером і загальною базою.

11. Дослідити залежність амплітуди вихідного сигналу від напруги відсічки U_E. Для цього необхідно:

– замалювати осцилограми і визначити амплітуду вихідного сигналу при подачі на вхід імпульсів 0,5 U _{вх sat} , U _{вх sat} і 1,5 U _{вх sat} при трьох положеннях потенціометра U_E (два крайніх і одне середнє).

12. Вимкнути прилади, джерело живлення і стенд.

13. Сформулювати висновки, оформити звіт.

 

3. Зміст звіту

 

Звіт повинен містити:

1. Мету лабораторної роботи.

2. Осцилограми вхідного сигналу, струму бази, струму колектора, неврівноваженого заряду в базі і напруги колектора в ключі на біполярному транзисторі з загальним емітером.

3. Принципові електричні схеми ключів на біполярних транзисторах з СЕ та СБ для дослідження перехідних процесів.

4. Результати експериментальних досліджень ключових схем на БТ у вигляді таблиць і осцилограм вихідних імпульсів.

5. Висновки, що базуються на аналізі отриманих результатів.

 

4. Контрольні запитання та завдання

 

1. Перелічите особливості роботи БТ в ключовому режимі.

2. Намалюйте осцилограми імпульсів на виході транзистор-ного ключа з СБ і СЕ.

3. Яким чином можна підвищити швидкодію ключа на біполярному транзисторі?

4. Як співвідносяться тривалості зростання в ключах за схемою з СЕ та СБ?

5. Чому не обмежують рівень амплітуди вхідного сигналу значенням I_B = I_Bsat?